[0001] La présente invention concerne une antenne radar comportant des éléments rayonnant
un diagramme pseudo-omnidirectionnel.
[0002] L'invention s'applique d'une part à une antenne pour radar primaire assurant la fonction
de suppression des lobes latéraux du diagramme directif, connue sous le nom anglo-saxon
de Side Lobe Blanking (S.L.B.), consistant à recouvrir ces lobes latéraux du diagramme
directif de rayonnement, émis par la source primaire du radar, par un diagramme de
rayonnement du type pseudo-omnidirectionnel, de niveau supérieur à celui des lobes
latéraux à recouvrir. L'invention s'applique également à une antenne commune pour
radars primaire et secondaire possédant un système d'interrogation du type IFF et
assurant également la fonction de suppression des lobes latéraux du diagramme directif,
dite Side Lobe Suppressor (S.L.S.) en anglais.
[0003] Une antenne assurant la fonction radar primaire possède un réflecteur alimenté de
façon telle qu'il rayonne de l'énergie aux fins de détecter une cible. Lorsque par
exemple cette cible a un niveau de brouillage suffisamment élevé pour recouvrir les
lobes secondaires du diagramme directif rayonné par l'antenne, on s'intéresse plus
particulièrement à la réponse de cette cible dans l'axe du lobe principal du diagramme
directif, en essayant de masquer le brouillage de la cible par un diagramme pseudo-omnidirectionnel.
Pour cela on place une source au-dessus du réflecteur de l'antenne - un cornet par
exemple - rayonnant un tel diagramme. Mais ce genre de source présente l'inconvénient
d'être lourde et encombrante.
[0004] Par antenne commune pour radars primaire et secondaire, on entend un réflecteur unique
alimenté pour assurer la fonction de détection d'un radar primaire et capable également
d'émettre un signal d'interrogation de ladite cible et de recevoir la réponse de son
transpondeur de bord, c'est ce qu'on appelle la fonction radar secondaire.
[0005] Le faisceau véhiculant l'interrogation est directif, interrogeant dans la direction
où l'aéronef a été détecté, toutefois l'on s'est aperçu que le répondeur de l'aéronef
interrogé pouvait être déclenché par les lobes secondaires du diagramme d'interrogation
dont le niveau risque d'être relativement élevé par rapport à celui du lobe principal.
Des erreurs peuvent alors s'en suivre dont les conséquences risquent d'être dangereuses.
Pour remédier à cet inconvénient, on ajoute à l'antenne unique considérée, des moyens
dits de contrôle comportant des éléments rayonnants agissant à la réception de l'interrogation
par le répondeur interrogé et à la réception de la réponse de ce dernier par le récepteur
concerné et qui rayonnent suivant un diagramme quasi omni-directionnel dont le niveau
est tel qu'il recouvre les lobes secondaires du diagramme rayonné par l'antenne principale.
[0006] Cette disposition permet par comparaison, faite dans les circuits associés, de l'amplitude
des impulsions reçues du répondeur et de celles de contrôle, de déterminer l'impulsion
reçue en réponse à l'interrogation par le lobe principal.
[0007] Les moyens de contrôle destinés à réaliser ce diagramme de contrôle doivent être
tels que le gain des voies de contrôle associées soit supérieur à celui des voies
interrogation et réception dans les zones angulaires comprenant des lobes secondaires
du diagramme directif d'interrogation mais beaucoup plus faible dans la direction
de leur lobe principal.
[0008] Dans les réalisations actuelles, les moyens de contrôle sont soit indépendants matériellement
de l'antenne principale, consistant en une antenne omnidirectionnelle placée à côté
de l'antenne principale, soit dépendants, la fonction de contrôle étant réalisée par
l'antenne de radar secondaire alimentée pendant un temps déterminé pour faire apparaître
un diagramme de rayonnement du type différence alors que le diagramme suivant lequel
l'interrogation a lieu est un diagramme du type somme.
[0009] Cependant et malgré les précautions qui ont été prises, il apparaît que le diagramme
de rayonnement des moyens de contrôle ne joue pas complètement son rôle, soit parce
qu'il n'est pas totalement omnidirectionnel, soit parce que certains lobes secondaires
de haut niveau du diagramme principal directif ne sont pas recouverts et aussi parce
que dans certains cas, le lobe principal lui- même dont le niveau est un peu faible
risque d'être étouffé par le diagramme omnidirectionnel. De plus les diagrammes de
contrôle sont perturbables par certains aménagements extérieurs comme par exemple
les radomes sous lesquels les antennes sont placées.
[0010] Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients et de définir une antenne
comportant des éléments rayonnant un diagramme pseudo-omnidirectionnel.
[0011] Suivant l'invention, l'antenne radar est constituée par un réflecteur illuminé par
une ou plusieurs sources d'émission-réception, l'une d'elles au moins rayonnant un
diagramme directif et comportant un système d'éléments rayonnant un diagramme du type
pseudo-omnidirectionnel avec une crevasse dans la direction du lobe principal du diagramme
directif rayonné par une des sources, caractérisé en ce que le système d'éléments
rayonnants est constitué par un ou plusieurs groupes de deux dipôles placés au-dessus
et à proximité du réflecteur, symétriquement par rapport au plan de symétrie de celui-ci,
la distance entre deux dipôles consécutifs étant comprise entre 0,5 et 0,8 fois la
longueur d'onde à la fréquence centrale de la bande de fonctionnement de sorte qu'ils
rayonnent vers l'avant de celui-ci et indépendamment de lui un diagramme du type pseudo-omnidirectionnel.
[0012] L'invention peut servir d'antenne pour un radar primaire assurant la fonction de
suppression des lobes latéraux, (S.L.B.), comme elle peut servir également d'antenne
commune pour radars primaire et secondaire, assurant également la fonction de suppression
des lobes latéraux (S.L.S.).
[0013] L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages et caractéristiques apparaîtront
dans la description qui suit, illustrée par les figures suivantes qui représentent
:
- la figure 1, une vue schématique d'une antenne radar réalisée dans le plan de symétrie
π du réflecteur, possédant des éléments rayonnant un diagramme pseudo-omnidirectionnel
selon l'invention ;
- la figure 2, une représentation schématique d'un exemple non limitatif d'éléments
rayonnant un diagramme de type pseudo-omni- directionnel suivant l'invention ;
- la figure 3, les diagrammes de rayonnement de l'antenne comportant des éléments
rayonnants selon l'invention, tracés dans le plan de gisement.
[0014] L'invention est ainsi relative à une antenne radar comportant des éléments rayonnant
un diagramme pseudo-omnidirectionnel. La figure 1 représente, de façon schématique,
une telle antenne comportant un réflecteur 1 de forme quelconque, illuminé par une
source primaire 2 placée devant lui et rayonnant un diagramme directif. Les éléments
rayonnant un diagramme de contrôle pseudo-omnidirectionnel sont constitués par un
groupe de deux dipôles 3 amovibles, du type onde entière ou demi-onde placés côte
à côte, juste au-dessus du réflecteur 1 de l'antenne dans le plan médian de celui-ci.
[0015] La position des dipôles est telle qu'ils dégagent le réflecteur à la fois pour rayonner
correctement sans être perturbés par lui et pour ne pas faire de l'ombre au rayonnement
de la source primaire 2. On admet cependant qu'ils peuvent occulter le réflecteur
1 seulement par la moitié de leurs brins inférieurs 9, comme cela est représenté sur
la figure 1. La distance entre les deux dipôles 3 est comprise entre 0,5 et 0,8 fois
la longueur d'onde à la fréquence centrale de la bande de fonctionnement de façon
à obtenir le diagramme pseudo-omnidirectionnel désiré c'est-à-dire recouvrant les
lobes secondaires du diagramme directif mais présentant une crevasse centrée sur la
direction du lobe principal de ce même diagramme. Pour des raisons de symétrie, la
crevasse du diagramme pseudo-omnidirectionnel devant coïncider avec la direction du
lobe principal du diagramme directif associé, les deux dipôles sont placés symétriquement
par rapport au plan de symétrie TT du réflecteur. Ils sont alimentés en opposition
de phase par l'intermédiaire de diviseurs 4 de puissance par deux amovibles également
et rayonnent directement sans réflecteur pour couvrir les lobes secondaires du diagramme
directif sur 360° d'ouverture. C'est pourquoi leur diagramme de rayonnement pseudo-omnidirectionnel
présente une crevasse symétrique de la crevasse principale dans la direction du lobe
principal du diagramme directif.
[0016] La fonction de suppression des lobes latéraux peut-être également assurée par plusieurs
groupes de deux dipôles répartis symétriquement de part et d'autre du plan de symétrie
ri du réflecteur 1 suivant un réseau linéaire. Les mêmes remarques faites précédemment
quant à leur position restent valables et la distance entre deux dipôles consécutifs
est comprise entre 0,5 et 0,8 fois la longueur d'onde à la fréquence centrale de la
bande de fonctionnement.
[0017] Une antenne ainsi constituée peut servir pour un radar primaire possédant une fonction
de suppression des lobes latéraux (S.L.B.) assurée par les dipôles 3, qui rayonnent
un diagramme pseudo-omnidirectionnel présentant une crevasse centrée sur le lobe principal
du diagramme directif de la source primaire 2.
[0018] Dans le cas d'une antenne commune pour radars primaire et secondaire, en plus de
la source primaire 2 éclairant le réflecteur 1, on dispose à côté une source 5, constituée
par exemple par deux dipôles du type onde entière ou demi-onde munis de réflecteurs
conformés. Ces dipôles sont alimentés en phase par l'intermédiaire d'un diviseur de
puissance classique, non représenté, et de deux câbles coaxiaux de liaison 7. Ces
dipôles rayonnent le diagramme directif de la voie interrogation réception du radar
secondaire. Les dipôles 3, rayonnant le diagramme pseudo-omnidirectionnel de la voie
de contrôle dont la crevasse coïncide avec le lobe principal du diagramme directif
de la voie interrogation, assurent la fonction de suppression des lobes latéraux,
(S.L.S.) du radar secondaire dans la mesure où leur diagramme recouvre la totalité
du diagramme d'interrogation excepté dans la direction du lobe principal.
[0019] Sur cette figure 1 est représenté un radome 8 et des dispositifs de stabilisation
80 du réflecteur 1 de l'antenne. Ce réflecteur 1 est fixé sur la partie amovible 81
d'un bâti 82 comportant un système de fixation 83. Ceci permet de replier l'antenne
en faisant basculer le réflecteur 1 vers le bâti 82. C'est pourquoi le fait que les
dipôles 3 comme les diviseurs 4 soient amovibles présentent l'avantage de les escamoter
ou de les replier quand on souhaite replier l'antenne en cas de transports par exemple.
[0020] La figure 2 représente un exemple d'éléments rayonnant un diagramme. pseudo-omnidirectionnel,
utilisé dans une antenne suivant l'invention. Cet élément comprend deux dipôles 3
classiques, du type onde entière ou demi-onde, placés côte à côte parallèlement sur
une tige de fixation 10. Ils sont composés d'une embase coaxiale 11, d'une ligne coaxiale
ouverte 12 servant d'adaptateur et de symétriseur et de deux brins 13 rayonnants de
longueur généralement égale au quart ou à la moitié de la longueur d'onde de fonctionnement
du système. Ces deux dipôles sont reliés à un diviseur de puissance 14 classique par
des câbles coaxiaux 15, tandis qu'un autre câble coaxial de liaison 16 relie le diviseur
de puissance au réflecteur de l'antenne. Le diviseur de puissance 14 est fixé sur
une tige 17 formant un té avec la tige 10. Trois moyens de fixation 18, tels que des
vis, peuvent être prévus afin de fixer l'élément rayonnant au réflecteur de l'antenne.
Le fait que ces éléments rayonnants soient réalisés indépendamment du réflecteur,
et dotés de moyens de fixation à ce dernier, permet de les déposer ou de les escamoter
lors des déplacements de l'antenne qui présente alors un encombrement réduit.
[0021] La description des dipôles qui vient d'être donnée n'est qu'un exemple non limitatif
et on peut envisager d'utiliser des dipôles obtenus par photogravure d'une plaque
de cuivre sur une plaquette diélectrique, suivant une technique analogue à celle des
circuits imprimés.
[0022] La figure 3 montre le diagramme de rayonnement pseudo-omnidirectionnel émis par les
éléments associés à l'antenne suivant l'invention, ainsi qu'un diagramme directif
typique, les deux étant tracés dans le plan de gisement repéré par les axes d'abscisse
O - angle de gisement - et d'ordonnée G - gain en dB. Le diagramme directif 19 est
celui émis par une antenne pour radar primaire ou celui émis par la voie interrogation
- réception d'une antenne commune pour radars primaire et secondaire. Le diagramme
20 pseudo-omnidirectionnel, rayonné par les éléments selon l'invention, recouvre bien
les lobes latéraux 22 du diagramme directif sauf dans la direction du lobe principal
de ce dernier où il présente une crevasse 21. Comme cela a déjà été dit, une crevasse
existe également, mais avec une amplitude moins marquée, dans l'axe du lobe principal
mais dans le sens opposé, due à l'alimentation des dipôles.
[0023] L'allure du diagramme pseudo-omnidirectionnel, avec sa baisse de niveau dans les
gisements situés à 180° de la direction du lobe principal du diagramme directif, laisse
donc apparaître une zone angulaire dans laquelle le recouvrement du diagramme directif
n'est pas apparamment assuré. Mais cela ne présente pas de gros inconvénients, du
point de vue opérationnel, dans la mesure où ces recouvrements portent sur des niveaux
très faibles (en dessous du niveau de l'isotrope).
[0024] Par contre pour assurer un bon fonctionnement opérationnel, une antenne IFF selon
l'invention doit présenter un bon taux de recouvrement et des largeurs d'arc de traitement
compatibles avec la grande ouverture angulaire généralement réclamée en site. Cette
exigence nécessite une grande omni-directionnalité du diagramme, hormis dans la région
axiale.
[0025] On a ainsi décrit une antenne radar comportant des éléments rayonnant un diagramme
pseudo-omnidirectionnel.
1. Antenne radar comportant un réflecteur illuminé par une ou plusieurs sources d'émission-réception,
l'une d'elles au moins rayonnant un diagramme directif et comportant un système d'éléments
rayonnant un diagramme du type pseudo-omnidirectionnel avec une crevasse dans la direction
du lobe principal du diagramme directif rayonné par une des sources, caractérisée
en ce que le système d'éléments rayonnants est constitué par un ou plusieurs groupes
de deux dipôles (3) placés au-dessus et à proximité du réflecteur (1), symétriquement
par rapport au plan de symétrie Ir de celui-ci, la distance entre deux dipôles (3)
consécutifs étant comprise entre 0,5 et 0,8 fois la longueur d'onde à la fréquence
centrale de la bande de fonctionnement, de sorte qu'ils rayonnent vers l'avant de
celui-ci et indépendamment de lui un diagramme du type pseudo-omnidirectionnel.
- 2. Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce que les dipôles (3) sont
du type demi-onde ou onde entière, adaptés à la fréquence centrale de la bande de
fonctionnement du radar par un adaptateur-symétriseur (12) et alimentés en opposition
de phase par l'intermédiaire d'un diviseur (4) de puissance par deux.
3. Antenne selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les dipôles
(3) sont placés sur ou à proximité du réflecteur (1) de façon que le sommet du réflecteur
atteint au plus la moitié des brins (9) inférieurs des dipôles (3).
4. Antenne selon la revendication 2, caractérisée en ce que les dipôles sont constitués
à l'aide d'une plaque de cuivre photogravée sur une plaquette diélectrique.
5. Antenne selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les dipôles
et le diviseur de puissance associé sont montés sur deux tiges (10 et 17) escamotables
formant un té.
6. Antenne selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comprend
une seule source primaire (2) d'émission- réception, et deux ou un multiple de deux
dipôles (3) assurant la fonction de suppression des lobes latéraux, (SLB) constituant
ainsi une antenne pour radar primaire.
7. Antenne selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle est une
antenne commune pour radrs primaire et secondaire comportant un réflecteur unique
(1) illuminé par une source primaire (2) d'émission-réception et par une source secondaire
(5) d'émission-réception située à proximité de la source primaire, cette source secondaire
rayonnant le diagramme directif de la voie interrogation, et comportant deux ou un
multiple de deux dipôles rayonnant un diagramme de contrôle.